陈若梦，席晓燕，张向红，韩忠义，高艳红，刘晓雯

    (唐山学院河北省智能装备数字化设计及过程仿真重点实验室，河北 唐山 063000)

    心血管疾病(angiocardiopathy)是我国死亡率最高的疾病之一，占总体疾病死亡率的40%以上[1]，相关医疗费用更是达到每年1100 亿人民币。尽管药物研发和治疗技术不断地发展和改进，但是预计到2030年该病的死亡率仍可达到73%[2]。颈动脉病变是心血管疾病最主要的类型，也是全身动脉病变程度的高度预测窗口[3，4]，从临床需求和生物医学工程角度出发，进行颈动脉力学特性分析是研究心血管疾病发生机制的有效手段。颈动脉病变是由生化和力学刺激综合作用导致的，其产生具有区域选择性，主要发生在颈动脉弯曲、分叉和直径突变区域，这与颈动脉结构导致的特殊的血液流动特性有直接关系。另外，内皮细胞功能紊乱是颈动脉病变的早期表现形式，并且参与颈动脉的整个病变过程。内皮细胞处于血液和血管壁之间，其在形态、分子和基因表达水平上对生化刺激和脉动血流产生的机械力(剪切力和压力)作出反应，并产生效应分子，效应分子释放后通过调节内皮细胞功能以及影响血小板、白细胞等相互作用调节止血、炎症、血管张力、血管重构和血栓形成。本研究依据流固耦合理论建立颈动脉模型，分析颈动脉模型“结构→力学”损伤作用机制，研究颈动脉易病变区域在一个血液脉动周期中，内皮层所受的机械力作用，并分析机械力导致颈动脉内皮层发生病变的机理。

    1 材料与方法

    1.1 颈动脉流固耦合模型的建立 采用丁祖荣等提出的音叉型颈动脉模型，建立音叉型颈动脉模型[5-8]。所采用的具体结构尺寸见表1，颈总动脉(CCA)、颈内动脉(ICA)、颈外动脉(ECA)和颈动脉窦(CS)的直径分别为6.1 mm、4.2 mm、3.5 mm 和6.8 mm，模型采用的分叉角为50°，内皮层厚度为60 μm。利用三维设计软件UGNX 设计的颈动脉模型见图1。

    表1 颈动脉特征尺寸

    图1 音叉型颈动脉设计模型

    1.2 控制方程 对于血液流体 ......